随着人们对室内空气品质要求地日益提高,暖通空调系统能耗呈逐年上升趋势,其中系统输运能耗占了较大比例。作为一种潜热型功能热流体,微胶囊悬浮液兼具良好的流动性和较高的能量密度,利用其替代传统空调系统中的载冷剂来完成能量输运,是实现暖通空调系统“节能减排”的有效途径。但悬浮液区别于纯流体的非均质性流动及胶囊相变释能等现象,极大地增加了对其流动传热规律的认知难度。因此,作为工程推广的基础性研究,探索微胶囊悬浮液的尺度行为特征、仿真胶囊芯材的真实相变过程、分析悬浮液的流动传热现象、提炼各尺度间的关联关系,进而揭示微胶囊悬浮液的相变换热规律,将具有重要的理论意义和实用价值。基于上述研究背景,本文以微胶囊悬浮液为研究对象,借鉴关联型尺度研究方法,提出了相应的双尺度数学模型,以双向信息传递的方式描述了微胶囊和基液间的热量交换过程,实现了微胶囊相变换热模型与悬浮液流动换热模型的相互关联。针对双尺度模型中的微胶囊相变模型、悬浮液流动模型和尺度关联模型等3个子模型,分别采用实测数据对其进行了分析和讨论,完成了双尺度模型的局部验证工作,并扩展研究了不同粒径下胶囊芯材的相变机理,提出了悬浮液流动模型的选用原则。随后,针对胶囊相变信息在信息传递过程中计算量过于庞大的难题,提出了解析解法、多元回归分析法和RBF(径向基函数)神经网络法等3种信息提炼和简化处理方案,极大地降低了双尺度模型的整体计算量,保证了模型的经济性。最后,分别以水泵驱动的直管段系统和借助热虹吸原理的闭式环路系统为例,利用实测数据验证了双尺度模型在有附加动力系统和无附加动力系统中的预测准确性,并据此分析了微胶囊的加入对于基液换热效果的强化作用,研究了微胶囊悬浮液在不同系统中的管流强化换热效果,量化了各系统中的关键性参数对于系统整体热输运能力的影响。研究结果表明,本文所构建的双尺度模型在直管段和闭式环路系统中均体现出较好的预测性能。相比于实验结果,直管段系统沿程温度和环路系统壁面温度的最大偏差可分别控制在3.96%和19.80%以内。此外,研究微胶囊相变过程发现,相比于传统计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),采用以插值移动边界来处理相变界面的格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)可以更为准确、高效地仿真胶囊芯材的相变过程;研究悬浮液流动过程发现,相比于LBM模型,合理地选取CFD模型可以极大地提高计算效率;研究尺度关联的实施方案发现,解析解法的预测误差小于2.42%,但其仅能处理较为简单的相变工况,RBF神经网络方法的平均预测误差仅有1.77%,但其局部点最大误差高达53.62%,而多元回归分析方法的性能介于两者之间,其平均和最大预测误差分别为2.88%和9.09%。最后,对比实验数据和模拟结果可知,在水泵驱动的直管段系统中,增加壁面热流、提高悬浮液流速、降低入口温度、适当选用小粒径和高潜能的微胶囊,均可有效提高管道的平均换热系数;在闭式环路热虹吸系统中,系统热输运效率与微胶囊相变利用率密切相关,随加热功率和冷源温度的增加,加热段Nu数逐渐增大而其传热效率ηh,in和系统热阻Rsys缓慢减小。上述研究有助于探索在空调系统中采用微胶囊悬浮液替代传统载冷剂进行能量输运的节能潜力,并为新型供冷系统的设备选型和优化运行提供指导。